高水分粉狀物料的烘干粉碎技術(shù)探討

康 宇，祁亞軍

（南京凱盛國際工程有限公司，江蘇 南京 210036）

工業(yè)廢渣是工業(yè)生產(chǎn)中排放的廢棄物，一般具有一定的毒性與腐蝕性，如處理不當(dāng)，極易造成環(huán)境污染，特別是含水量較大的工業(yè)廢渣，對土壤與水資源污染極為嚴(yán)重，若不能及時處理，會越積越多，占用大量堆放場地，大量含水廢液會深入地表及地下，嚴(yán)重污染土壤與水資源。含水較大的工業(yè)廢渣一般產(chǎn)生于濕法工藝的工業(yè)生產(chǎn)中，多具有粘性，采取壓濾、經(jīng)過一段時間堆放可以減少水分含量，但工藝過程結(jié)束后廢渣含水率仍在20%以上，多呈膏狀或板結(jié)狀，許多工業(yè)廢渣本身由化學(xué)反應(yīng)生成，顆粒較細(xì)，一些工業(yè)廢渣比水泥工業(yè)的生料甚至水泥還細(xì)。水泥熟料主要成分為氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵，當(dāng)一些工業(yè)廢渣主要含有這些成分的一種或幾種時，往往是生產(chǎn)水泥熟料的合適原料，可將這些工業(yè)廢渣（如電石渣、濕法電解錳渣等）粉碎、烘干或經(jīng)特殊處理后可以作為原料配料或混合材用于熟料或水泥生產(chǎn)。除此之外，還有一些天然的高水分粉狀物質(zhì)也是生產(chǎn)水泥的理想原料，但由于水分大、粘度大，將這些高水分、高粘度的物料進(jìn)行烘干粉碎后，更方便作為水泥原料用，如高水分白堊等。

1 高水分粉狀物料烘干粉碎技術(shù)方案

將本身顆粒極細(xì)的高水分工業(yè)廢渣或天然物質(zhì)的水分烘干并打散，一般采用回轉(zhuǎn)式烘干機聯(lián)合粉磨設(shè)備或具有打散烘干于一體的烘干破碎機、立磨等具有烘干打散功能的裝備與工藝系統(tǒng)，但由于烘干機熱耗較高、還要另外配置打散或粉磨裝置，處理成本較高；立磨是具有烘干、粉磨、打散、選粉于一體的多功能粉磨設(shè)備，系統(tǒng)較為簡單，但對于粉狀物料，料床較為敏感，料床穩(wěn)定性較差；“烘干破碎機＋選粉機”對于高水分粉狀物料較為適合，烘干破碎機結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部構(gòu)件做成耐熱結(jié)構(gòu)比立磨更容易、更可靠，更適應(yīng)高溫?zé)釟怏w進(jìn)入烘干破碎機的工況，對于水分大于20%的物料烘干效果更好。

通過對比各類型的烘干粉碎技術(shù)，開發(fā)設(shè)計烘干粉磨系統(tǒng)見圖1，工藝流程中熱風(fēng)爐（HGG）、烘干破碎機、選粉機、旋風(fēng)收塵裝置、接力風(fēng)機、袋收塵器、廢氣風(fēng)機、煙囪（是否改為廢氣處理系統(tǒng)更好）依次相連，烘干氣體來自熱風(fēng)爐（HGG）或水泥窯系統(tǒng)廢氣（水泥工業(yè)處理高水分粘濕性物料時，優(yōu)選水泥窯廢氣作為烘干熱源），高水分物料與高溫烘干熱風(fēng)從烘干破碎機入口進(jìn)入烘干破碎機，在烘干破碎機里完成物料的烘干與粉碎，熱交換后的熱風(fēng)帶著打散（兼顧部分粉碎）后的細(xì)粉進(jìn)入選粉機，將符合粒度要求的粉體選為成品并通過旋風(fēng)收塵裝置收集，不符合粒度要求的粗粉返回烘干破碎機進(jìn)行循環(huán)烘干粉碎，旋風(fēng)收塵裝置氣流通過接力風(fēng)機進(jìn)入袋收塵器，旋風(fēng)收塵裝置未收集下來的細(xì)粉被后續(xù)袋收塵器收集，與旋風(fēng)收塵裝置收集的成品匯合成最終成品，廢氣通過袋收塵器、廢氣風(fēng)機接入后置的廢氣處理系統(tǒng)，處理達(dá)標(biāo)后排入大氣。收塵器前的接力風(fēng)機也可以略去，用后置的1臺廢氣風(fēng)機進(jìn)行拉風(fēng)，只是這臺風(fēng)機的壓頭需要增大。

圖1 烘干粉碎系統(tǒng)工藝流程圖

根據(jù)物料水分的高低，可通過控制入烘干破碎機的烘干氣體溫度與風(fēng)量來滿足物料的烘干要求，當(dāng)烘干氣體利用或部分利用水泥窯系統(tǒng)的廢氣時，窯尾廢氣可以摻加在熱風(fēng)爐出口管道，單獨對物料進(jìn)行烘干或與熱風(fēng)爐煙氣混合對物料進(jìn)行烘干；窯頭熱風(fēng)可以摻加在熱風(fēng)爐出口管道，也可作為熱風(fēng)爐助燃用一、二次風(fēng)，較高的窯頭熱空氣可顯著提升原熱風(fēng)爐系統(tǒng)燃料的燃燒性能，隨著燃料的燃燒形成熱煙氣，進(jìn)入烘干粉碎系統(tǒng)對物料進(jìn)行烘干，優(yōu)化的工藝流程圖見圖2。當(dāng)物料水分較大時，可以適當(dāng)提升熱風(fēng)爐入口溫度或延長烘干破碎機至選粉機之間的風(fēng)管長度，當(dāng)烘干破碎機設(shè)備內(nèi)不能達(dá)到降低水分的要求時，烘干破碎機出口延長的熱風(fēng)管道可繼續(xù)完成烘干作業(yè)、進(jìn)一步降低物料水分，達(dá)到預(yù)期設(shè)計的烘干要求。由于高水分物料往往具有一定的粘度、容易形成堵料，物料輸送時存在斷料的風(fēng)險，可在烘干破碎機進(jìn)口處設(shè)置噴水系統(tǒng)，當(dāng)烘干破碎機出口氣體溫度偏高或進(jìn)烘干破碎機物料出現(xiàn)斷料時，可緊急啟動噴水系統(tǒng)來降低進(jìn)入與出烘干破碎機廢氣溫度，以保護(hù)烘干破碎機與后續(xù)設(shè)備，另外在袋收塵器進(jìn)口管道上留有冷風(fēng)補風(fēng)口，以防噴水系統(tǒng)不能及時將溫度降到袋收塵器適應(yīng)的溫度，可通過摻冷風(fēng)的方式及時保護(hù)袋收塵器（工藝流程見圖2）。

圖2 烘干粉碎系統(tǒng)優(yōu)化的工藝流程圖

2 烘干粉碎系統(tǒng)的應(yīng)用

我公司根據(jù)高粘、高濕物料的特點與性能，開發(fā)出一套完善的烘干粉碎技術(shù)方案。例如，可用該烘干粉碎系統(tǒng)烘干粉碎電解錳行業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢渣：某廠錳渣水分為25%左右，原始粒度很細(xì)，屬于微米級顆粒，主要化學(xué)成分種類與硅酸鹽水泥熟料類似，只是化學(xué)成分含量存在一些差異，將濕法錳渣進(jìn)行無害化綜合利用是當(dāng)前處理錳渣的理想方法，也可以先提取硫來制作硫酸，除硫后的廢渣成分更接近于水泥原料成分；濕法錳渣脫硫前需要烘干打散處理，用上述的烘干粉碎系統(tǒng)較為合適。處理含水率25%左右的錳渣，利用熱風(fēng)爐提供的煙氣來實現(xiàn)濕錳渣的烘干粉碎，工程項目中將來自熱風(fēng)爐600℃以上的熱煙氣與150t/h以上的濕錳渣喂入烘干粉碎系統(tǒng)，系統(tǒng)產(chǎn)生的成品水分能控制在1%左右，達(dá)到了設(shè)計預(yù)期，烘干后的成品產(chǎn)量、細(xì)度、水分均滿足后續(xù)工藝技術(shù)的要求。

張啟龍等研究了烘干粉碎系統(tǒng)對電石渣的烘干打散技術(shù)，對于濕法電石渣先進(jìn)行壓濾，將水分壓濾至30-40%，然后喂入烘干破碎機，利用高溫?zé)犸L(fēng)爐產(chǎn)生的800℃以上煙氣進(jìn)行烘干，可將電石渣水分烘干至2%以下，烘干電石渣后的廢氣溫度控制在120～150℃。另外，用帶二級或三級預(yù)熱器的水泥窯尾廢氣也可實現(xiàn)高水分電石渣（30-40%水分）的烘干。而回轉(zhuǎn)烘干機很難將壓濾后的濕電石渣水分烘干至2%以下，且烘干熱耗又較高。

另外，自然界存在的高水分白堊（方解石的變種）顆粒粒徑也非常小，粘度較大，親水性與保水性較好，含水率一般在20%～30%，主要成分為極細(xì)的碳酸鈣，顆粒粒徑與水泥粒度近似，比水泥生料粒度還細(xì)，不需粉碎、只需烘干分散即可滿足生料粒度要求。高水分白堊若用立磨處理，難以形成穩(wěn)定的料床，而用烘干粉碎系統(tǒng)較為合適。作為生產(chǎn)水泥的天然優(yōu)質(zhì)原料，在生產(chǎn)工藝過程中，可采用烘干粉碎系統(tǒng)對高水分白堊進(jìn)行烘干打散，用窯尾熱廢氣（帶二級預(yù)熱器或三級預(yù)熱器窯尾系統(tǒng)）烘干含水率為20%～30%白堊，滿足窯系統(tǒng)配料用白堊產(chǎn)量，可將水分烘干至1%以下，烘干后廢氣溫度可控制在150℃以下，滿足后需的選粉與收塵系統(tǒng)安全運行。

3 小 結(jié)

無論是工業(yè)上由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的高水分、粒度極細(xì)的工業(yè)廢渣，還是天然形成的高水分、顆粒為細(xì)粉物料，只要化學(xué)組成滿足水泥工業(yè)的要求，均可在水泥工業(yè)作為原料使用，而烘干粉碎技術(shù)具有較強的烘干與打散功能，對高水分粉狀物料適應(yīng)性較好，比立磨、球磨機與回轉(zhuǎn)烘干機更加適合處理這類物料，是水泥工業(yè)目前優(yōu)選的一種烘干粉碎技術(shù)方案。